高层钢筋混凝土框架—剪力墙结构刚度和延性优化设计的研究

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1、辽宁工业大学硕士学位论文高层钢筋混凝土框架-剪力墙结构刚度和延性优化设计的研究工程领域:建筑与土木工程研究生:舒玉龙校内指导教师:王学志教授校外指导教师:谷志民高级工程师辽宁工业大学土木建筑工程学院二〇一五年三月MasterThesisTheDesignandOptimizationoftheStiffnessandDuctilityabouttheHighReinforcedConcreteFrame-ShearWallStructureSpeciality:ArchitectureandCivilEngineerin

2、gCandidate:SHUYu-longSupervisors:ProfessorWANGXue-zhiSeniorEngineerGUZhi-minLiaoningUniversityofTechnologyJinzhou,121001,ChinaMarch2015摘要刚度是使结构发生单位位移所需的力，是结构的内在联系；延性表示结构塑性变形能力大小,是抗震设计的目标。两者对结构的抗震性能有着决定性的影响。结构单纯抗风设计时，需要足够的刚度来抵抗变形；而结构单纯抗震设计时，需要足够的延性。刚度太大或者太小对结构抗震性能

3、都不利。结构刚度大小与结构延性大小并没有直接关系，但会决定着结构延性设计能否实现。如果结构刚度太大，结构过刚则变形能力差，在水平地震作用下，不仅吸收的地震力大，且结构一直处于弹性阶段，结构不会发生塑性变形，延性耗能设计无法实现，对于地震发生概率极小的抗震设计来说，是不经济的。如果结构刚度太小，结构在很小的水平地震作用下，结构过早发生屈服，变形太大，结构可能由于刚度不足而发生破坏。因此，“刚柔相济”才是设计工作的最终最求。本文基于作者在设计实践和学习过程中积累的设计经验，在参考大量文献和著作的基础上，结合自身体会，归纳总结

4、出了部分重要构件（梁、连梁、板、柱、剪力墙、嵌固端、基础）的刚度和延性设计方法与思路，并在此基础上，阐述刚度和延性理论在PKPM模型调整与优化和结构设计全过程中的具体体现与应用。将刚度和延性理论与设计院工作经验和PKPM实际操作能力相结合，得到一套完全针对PKPM模型调整与优化的操作性较强的结构刚度和延性设计方案与思路。联系工程实例，对高层框架-剪力墙结构刚度和延性进行设计与优化。寻找结构刚度和延性的平衡点，确定结构整体刚度和延性控制指标的最优取值范围，使结构“刚柔相济”，抗震性能良好。结合设计院实践经验，当位移角、位移

5、比、周期比、刚度比、刚重比、剪重比、轴压比满足规范要求，且在特定范围内取值时，结构既安全又经济，设计工作中比值也较容易实现。对于七度（0.15g）设防的框架-剪力墙结构来说，位移角取值1/960~1/800，位移比取值1.0~1.2，周期比取值0.72~0.9，刚度比取值0.9~1.08，刚重比取值2.7~3.24，剪重比取值0.024~0.0288，柱轴压比取值0.72~0.9，则结构刚度和延性适宜，“刚柔相济”，保证结构安全的情况下，获得最佳经济效益。同时也验证了框架-剪力墙结构具有良好的整体性，可以控制结构的刚度和

6、延性做到“刚柔相济”，有良好的抗震性能，满足规范要求。关键词：刚度；延性；优化；模型调整；框架-剪力墙结构IAbstractRigidityisaforcetomakeastructureunitdisplacementanditisalsoastructuralintrinsicallylink;Ductilityshowstheplasticdeformationcapacityofastructureanditisthegoaloftheseismicdesign.Bothofthemhaveadecisivein

7、fluencefortheseismicperformanceofthestructure.Whenasimplewind-resistantdesign,thestructureisrequiredsufficientrigiditytoresistdeformation.Whenasimpleseismicdesign,thestructureisrequiredsufficientductility.Soifthestructuralrigidityistoolargeortoosmall,itwillbenoth

8、elpfulfortheseismic.Thereisnodirectrelationshipbetweenthesizeofthestructuralstiffnessandductility,butthestructuralrigiditydirectlydeterminestheachievementofthe